1722

Это основная классификация дренажей [2; 3]. Выбор общего или локального дренажа зависит от величины коэффициента фильтрации грунта k (рис. 11). Другие классификации необходимы для лучшего понимания их работы и применения в городском строительстве.

Классификация дренажей по положению дрен в пространстве:

1. По отношению к поверхности земли:

а) подземные (на промзонах и селитебных территориях); б) открытые дренажные канавы (в зеленых зонах, на дорогах). 2. По отношению к линии горизонта:

а) горизонтальные (применяются наиболее часто); б) вертикальные (водопонизительные скважины);

в) комбинированные и наклонные дрены (применяются редко).

Классификация дренажей по движущей силе фильтрации или влагопереноса (6 типов):

1.Гравитационные системы (гравитационные дренажи) – основные! Стекание воды в дренаж из грунта вызывается силой тяжести [5]. Водопритоки под влиянием разности напоров в подземных водах

идрене происходят самотеком, поэтому гравитационные системы являются энергосберегающими. Они понижают уровни грунтовых (УГВ), напорных подземных вод (УНПВ) и сезонной верховодки (УСВ). Если дренаж конструктивно выполнен в виде скважины, ее называют грунтовой (принимает безнапорные ГВ) или артезианской напорной скважиной (принимает НПВ) [35; 36].

2.Вакуумные дренажи, в сравнении с гравитационными, интенсивнее осушают обводненный грунт за счет создания вакуума в дрене (принудительного отсоса). Применяют в грунтах с малыми коэффициентами фильтрации: 0,01 < k < 0,5 м/сут. Требуют тщательной изоляции дрен от атмосферного давления, что усложняет устройство дренажа. Весьма много изобретений и разработок по таким дренажам у Б.М. Дегтярева [3].

3.Вентиляционные дренажи закладываются в зоне аэрации грунта. Движущей силой влагопереноса служит перепад влажности. Используются для дополнительной подсушки грунта (рис. 10).

4.Пневмонагнетательные дренажи оттесняют в грунте УПВ посредством нагнетаемого компрессором воздуха. Эти весьма энергоемкие системы могут применяться лишь для сезонного или периодического осушения слабопроницаемых грунтов [2].

31

5.Электроосмотический дренаж использует эффект электроосмоса: при пропускании электротока через обводненный грунт вода устремляется к отрицательно заряженной металлической дрене-катоду. Позволяет осушать грунты с малой проницаемостью – при 0,001 < k < 0,01 м/сут. Весьма энергоемок, но применим там, где другие способы не годятся [5; 37].

6.Биодренаж – это миф! Всасывающая сила корней деревьев действует лишь около полугода. К тому же весной под деревьями образуются купола УГВ [5]. Таким образом, зеленые насаждения не могут понижать УГВ круглый год и для защиты от подтопления застройки не подходят.

Классификация дренажей:

по продолжительности работы:

– капитальные, рассчитанные на многолетнюю работу по защите от подтопления территории, здания или сооружения;

– временные, обычно на период строительства объекта;

по целевому предназначению:

– защитные (рассматриваются в данном разделе);

– профилактические (для перехвата утечек);

– для строительных мелиораций (по улучшению свойств грунта, например, для быстрого его уплотнения).

Вернемся к основной классификации дренажей (с. 30) и рассмотрим их разновидности.

Общие дренажи (территорий)

Дренажи для общего понижения УПВ на территории города подразделяются на систематические и перехватывающие [2; 3]. Они применяются в хорошо проницаемых грунтах (k > 5 м/сут). К общим дренажам можно также отнести дренирующие искусственные водоемы и водотоки.

Систематические дренажи, в свою очередь, делятся:

–на горизонтальные (наиболее распространенные);

–вертикальные;

–комбинированные;

–лучевые.

32

–береговые (перехват фильтрации из водоемов);

–головные (перехват фильтрационных потоков со склонов).

33

Береговой перехватывающий дренаж устраивают вдоль берега водоема для защиты застройки от подъема УГВ вследствие фильтрации в берега, то есть для защиты от подпора со стороны водоема (рис. 15).

2

1

Рис. 15. Береговой перехватывающий дренаж:

1 – горизонтальная дрена; 2 – кривая депрессии (пониженный УГВ); 3 – защищаемое здание; 4 – водоем

грунта, так как происходит постоянное осушение массива склона.

Дренирующие водоемы и водотоки – это искусственные озера,

пруды, котлованы, каналы, канавы. Пример искусственного озера для дренирования микрорайонной застройки показан на рис. 3 (с. 13). Главными условиями для надежного дренирования являются хорошая проницаемость грунтов прилегающей территории (k > 5 м/сут) и гидравлическая связь этих грунтов с водоемом или водотоком. Устройство дренирующих водоемов связано с ландшафтной архитектурой. Они не только дренируют местность, но и улучшают ее живописность и микроклимат.

Локальные дренажи (зданий и сооружений)

Локальные дренажи устраивают для защиты от подтопления отдельных зданий и сооружений. При нормальной работе дренажа пониженный УПВ должен находиться ниже отметки пола подвала или

34

основания сооружения не менее 0,5 м [2]. Таким образом, при локальной защите от подтопления норму осушения берут не по СНиПу [1] (в отличие от общих дренажей), а отсчитывают как понижение УПВ от низа защищаемого объекта. Локальные дренажи применяют повсеместно. Хотя критерий их выбора связан с грунтами небольшой проницаемости при коэффициентах фильтрации k < 5 м/сут, однако такие дренажи применяют и в хорошо проницаемых грунтах. Поэтому локальные дренажи можно считать достаточно универсальными.

Для зданий и сооружений в городском строительстве устраивают следующие локальные дренажи [2]:

1)пластовые (наиболее надежные);

2)горизонтальные трубчатые (массовое применение); а) пристенные (для зданий на водоупоре); б) кольцевые (контурные, вокруг компактных зданий);

в) одно- и двухлинейные (для вытянутых зданий);

3)вертикальные (скважины – распространены в США);

4)лучевые (в условиях тесной городской застройки);

5)сопутствующие (для дорог и сетей);

6)вакуумные;

7)пневмонагнетательные;

8)комбинированные (в широкой трактовке термина).

В перечисленной классификации основное место занимают дренажи, в которых движущей силой является гравитация. Другими словами, это дренажи, где фильтрационный водоприток грунтовых и напорных вод происходит самотеком, без привлечения дополнительных движущих сил (вакуума, электроосмоса и др.); они наиболее распространены. Простейшим дренажом такого типа является канава. Как только ее дно оказывается ниже УГВ, в нее сразу же начинается фильтрационный водоприток. С дренажей в виде канав начиналась история древних цивилизаций: осушение болот долины Нила 6000 лет назад, осушение междуречья Тигра и Евфрата 5000 лет назад [39]. С тех пор дренажи значительно усложнились.

Вначале познакомимся с основными элементами дренажа, для чего проследим путь прохождения подземной воды из грунта – через фильтрующие обсыпки – в дрены и далее, вплоть до выпуска в дождевую канализацию, или водоем, или нижележащий подземный пласт.

35

Элементы дренажа

Перечислим основные элементы дренажа:

1)водоприемное устройство (дрена, скважина);

2)фильтрующие обсыпки и слои (защита от заиления);

3)смотровые колодцы (для удобства обслуживания и ремонта);

4)водоотводящая труба (дренажный коллектор);

5)насосная станция перекачки дренажных вод (не всегда);

6)труба-выпуск дренажных вод (в К2, водоем или пласт).

УГВ

1, 2

Рис. 17. Элементы дренажа (на примере кольцевого дренажа)

Элементы дренажа рассмотрим на примере кольцевого дренажа (рис. 17). Он защищает от подтопления грунтовыми водами подвал дома. Дрены 1 уложены вокруг здания на такой глубине, чтобы кривая депрессии УГВ находилась относительно пола подвала как минимум на 0,5 м ниже. Дрены обсыпаны слоями щебня (в непосредственной близости) и песка (между щебнем и окружающим грунтом) для защиты внутреннего пространства дрен от заиления частицами грунта. Грунтовая вода проходит фильтрующую обсыпку 2, достаточно чистая попадает в дрену 1 через водоприемные отверстия или щелипропилы. Подземную воду, попавшую внутрь дрены, называют дренажным стоком, который самотеком отводится дренами и через один

36

из смотровых колодцев 3 поступает по дренажному коллектору 4 в резервуар насосной станции перекачки 5. Оттуда дренажные воды время от времени насосом перекачиваются в коллектор дождевой канализации К2. Элемент 5 не всегда нужен.

Дрены, фильтрующие обсыпки и слои

Дрены – это водоприемные и одновременно водоотводящие элементы дренажных сооружений и систем. В городском строительстве их устраивают из труб. Трубопроводы могут быть [2]:

–асбестоцементные (чаще всего);

–чугунные (обычно под фундаментами);

–керамические (в агрессивных средах);

–трубофильтры из пористого беспесчаного бетона;

–полимерные гибкие (в основном в период строительства). Трубы, кроме полимерных, применяют диаметром 150 (min), 200,

37

Полимерные гибкие трубы находят применение в основном для временных дренажей на период строительства, что облегчает работы нулевого цикла в котлованах с водопритоками подземных вод. Их поставляют в бухтах. Водоприемные отверстия в них проделывают на заводе-изготовителе, поверхность труб гофрирована с укрепленным ЗФМ из минваты или полимерного волокна (рис. 23).

Рис. 23. Полимерная гибкая гофрированная труба с ЗФМ

Фильтрующие обсыпки и слои вокруг дрен и скважин защищают их от заиления частицами грунта. На рис. 24 изображено поперечное сечение дрены с традиционной двухслойной обсыпкой. Первый слой, рядом с дреной, устраивают из щебня. Второй слой, между щебнем и

стых частиц не более 5% [40]. Проверку подбора обсыпок следует делать по [2].

Скважины

Дренажные вертикальные скважины удобны в тесной застройке, когда грунты имеют коэффициент фильтрации более 5 м/сут [2]. Мощность обводненных пород должна превышать несколько метров, с глубиной залегания водоупора свыше 8–10 м [2]. Выбор скважины вместо горизонтальной дрены должен быть экономически обоснован,

39

так как она требует насоса. В Омске скважины для понижения УГВ нецелесообразны, так как грунты имеют коэффициенты фильтрации менее 1 м/сут. Исключение составляют поглощающие скважины, сбрасывающие дренажные воды в нижележащий пласт; они экономичны, но такой сброс должен быть обоснован (с. 42). Разновидностью дренажных скважин являются горизонтальные и наклонные. Их устраивают с помощью специальных буровых станков или продавливанием домкратом. Горизонтальные скважины применяют для лучевых дренажей (с. 45).

Скважины изготавливают чаще всего из стальных труб диаметром 100–200 мм. Просверливают отверстия на участке трубы, соответствующем залеганию ПВ. Скважность отверстий должна быть 20– 25% [2]. Трубу поверх отверстий обматывают мелкой латунной сеткой (ячейка не более 1 мм) и опускают в пробуренную полость грунта. В зазор между трубой и грунтом насыпают крупнозернистый песок слоем не менее 5 см – это защитная фильтрующая обсыпка [45]. Внутрь скважины опускают погружнóй насос. Подробнее о скважинах [2].

товых покрытиях должны быть вровень с ними, на газонах – выше на 5–7 см, на пустырях – выше на 20 см. Диаметр колец 1 м при глубине колодца до 3 м или 1,5 м – при его глубине свыше 3 м [24]. Дно колодца устраивают из монолитной подбетонки [2].

40